Secondo le stime della FAO, entro il 2025 quasi 2 miliardi di persone potrebbero non avere abbastanza acqua potabile per soddisfare i propri bisogni quotidiani. Una delle possibili soluzioni a questo problema è la desalinizzazione, ovvero trattare l'acqua di mare per renderla potabile. Però, rimuovere il sale dall'acqua di mare richiede da 10 a 1000 volte più energia rispetto ai metodi tradizionali di approvvigionamento di acqua dolce, vale a dire pompare acqua da fiumi o pozzi.

Motivato da questo problema, un team di ingegneri del Dipartimento di Energia del Politecnico di Torino ha ideato un nuovo prototipo per desalinizzare l'acqua di mare in modo sostenibile e a basso costo, utilizzare l'energia solare in modo più efficiente. Rispetto alle soluzioni precedenti, questa tecnologia è infatti in grado di raddoppiare la quantità di acqua prodotta a una data energia solare, e potrebbe essere oggetto di ulteriore miglioramento dell'efficienza nel prossimo futuro. Il gruppo di giovani ricercatori che ha recentemente pubblicato questi risultati sulla prestigiosa rivista Sostenibilità della natura è composta da Eliodoro Chiavazzo, Matteo Morciano, Francesca Viglino, Matteo Fasano e Pietro Asinari del Laboratorio di Modellazione Multiscala.

Il principio di funzionamento della tecnologia proposta è molto semplice:"Ispirata alle piante, che trasportano l'acqua dalle radici alle foglie per capillarità e traspirazione, il nostro dispositivo galleggiante è in grado di raccogliere l'acqua di mare utilizzando un materiale poroso a basso costo, evitando così l'uso di pompe costose e ingombranti. L'acqua di mare raccolta viene poi riscaldata dall'energia solare, che sostiene la separazione del sale dall'acqua evaporante. Questo processo può essere facilitato da membrane inserite tra l'acqua contaminata e quella potabile per evitare la loro miscelazione, similmente ad alcune piante in grado di sopravvivere in ambienti marini, Per esempio, le mangrovie, " spiegano Matteo Fasano e Matteo Morciano.

Mentre le tecnologie di desalinizzazione "attive" convenzionali richiedono componenti meccanici o elettrici costosi (come pompe e/o sistemi di controllo) e richiedono tecnici specializzati per l'installazione e la manutenzione, l'approccio di desalinizzazione proposto dal team del Politecnico di Torino si basa su processi spontanei che avvengono senza l'ausilio di macchinari ausiliari e può, perciò, essere definita tecnologia "passiva". Tutto ciò rende il dispositivo intrinsecamente economico e semplice da installare e riparare. Queste ultime caratteristiche sono particolarmente attraenti nelle regioni costiere che soffrono di una cronica carenza di acqua potabile e non sono ancora servite da infrastrutture e investimenti centralizzati.

Fino ad ora, un noto svantaggio delle tecnologie 'passive' per la desalinizzazione è stata la bassa efficienza energetica rispetto a quelle 'attive'. I ricercatori del Politecnico di Torino hanno affrontato questo ostacolo con creatività:"Mentre gli studi precedenti si concentravano su come massimizzare l'assorbimento di energia solare, abbiamo spostato l'attenzione su una gestione più efficiente dell'energia solare termica assorbita. In questo modo, siamo riusciti a raggiungere valori record di produttività:fino a 20 litri al giorno di acqua potabile per metro quadrato esposto al sole. Il motivo dietro l'aumento delle prestazioni è il "riciclaggio" del calore solare in diversi processi di evaporazione a cascata, in linea con la filosofia del 'fare di più con meno'. Le tecnologie basate su questo processo sono tipicamente chiamate "multieffetto, ' e qui forniamo la prima prova che questa strategia può essere molto efficace anche per le tecnologie di desalinizzazione "passive"".

Dopo aver sviluppato il prototipo per più di due anni e averlo testato direttamente nel mar Ligure (Varazze, Italia), gli ingegneri del Politecnico sostengono che questa tecnologia potrebbe avere un impatto in località costiere isolate con poca acqua potabile ma abbondante energia solare, soprattutto nei paesi in via di sviluppo. Per di più, la tecnologia è particolarmente adatta per fornire acqua potabile sicura ed economica in condizioni di emergenza, Per esempio, in zone colpite da alluvioni o tsunami e lasciate isolate per giorni o settimane dalla rete elettrica o dall'acquedotto. Un'ulteriore applicazione prevista per questa tecnologia sono i giardini galleggianti per la produzione alimentare, un'opzione interessante soprattutto nelle aree sovrappopolate.

I ricercatori, che continuano a lavorare su questo tema all'interno del Centro Acqua Pulita del Politecnico di Torino, sono ora alla ricerca di possibili partner industriali per rendere il prototipo più durevole, scalabile e versatile. Per esempio, versioni ingegnerizzate del dispositivo potrebbero essere impiegate in zone costiere dove l'eccessivo sfruttamento delle falde acquifere provoca l'intrusione di acqua salina nelle falde acquifere di acqua dolce, problema particolarmente grave in alcune zone del Sud Italia, oppure potrebbero essere utilizzate per trattare acque inquinate da attività industriali o minerarie impianti.